固体废物固化处理技术课件.ppt
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- 固体废物 固化 处理 技术 课件
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1、【概念概念】稳定化固化稳定化固化 浸出率增容比浸出率增容比 浸出速率浸出速率 【方法原理方法原理】重金属稳定化方法及适用对象;重金属稳定化方法及适用对象;有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象;有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象;固化处理的方法原理及优缺点;固化处理的方法原理及优缺点;稳定化固化效果的评价指标。稳定化固化效果的评价指标。本章重点本章重点6.1 6.1 固化处理的原理和步骤固化处理的原理和步骤 6.2 6.2 药剂稳定化处理药剂稳定化处理(补充资料)(补充资料)6.3 6.3 固体废物固化处理固体废物固化处理 6.3.1 6.3.1 水泥固化水泥固化 6.3.2 6.3.2
2、石灰固化石灰固化 6.3.3 6.3.3 沥青固化沥青固化 6.3.4 6.3.4 塑性材料固化塑性材料固化 6.3.5 6.3.5 玻璃固化玻璃固化 6.3.6 6.3.6 自胶结固化自胶结固化内内 容容 提提 要要6.1 固化处理基本概念固化处理基本概念1、固体废物的固化技术(1)固化技术:是利用物理或化学方法将有害废物与能聚结成固体的某些惰性基材混合,从而使固体废物固定或包容在惰性固体基材中,使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。在实际应用中,固化处理可以划分为两个既相互关联又相互区别的稳定化技术和固化技术。固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为
3、固化体。固化固化(Solidification)(Solidification),在危险废物中添加固化剂,在危险废物中添加固化剂,使其转变为使其转变为不可流动固体不可流动固体或形成或形成紧密固体紧密固体的过程。的过程。(2 2)稳定化)稳定化(Stabilization)(Stabilization),将有毒有害污染物将有毒有害污染物转变为转变为低溶解性、低迁移性及低毒性低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。的过程。化学稳定化&物理稳定化。(3 3)包容化技术。是指用稳定剂、固化剂凝聚,将)包容化技术。是指用稳定剂、固化剂凝聚,将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。有毒物质或危险废物颗粒包容或
4、覆盖的过程。目的:目的:对对危险废物危险废物、其它处理过程、其它处理过程残渣残渣及及被污染的土壤被污染的土壤进行进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性化学惰性或或被包容被包容起来,减少后续处理与处置的潜在危险。起来,减少后续处理与处置的潜在危险。2、固化处理的基本要求(1)有害废物经过固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等,最好能作为资源加以利用。(2)固化过程中材料和能量消耗要低,增容比要低。(3)固化工艺过程简单,便于操作。(4)固化剂来源丰富,价廉易得。(5)处理费用低廉。3、固化效果评价指标
5、固化处理效果常用浸出率、增容比、抗压强度等物理、化学指标予以评价。(1)浸出率:是指固化体浸于水中或其它溶液中时,其中有毒(害)物质的浸出速度。浸出率的数学表达式如下:Rin=(ar/Ao)/(F/M)t 式中:Rin标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率,g/(dcm2)ar浸出时间内浸出的有害物质的量,mg Ao样品中含有的有害物质的量,mg F样品暴露的表面积,cm2 M样品的质量,g t浸出时间,d (2)增容比 是指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值,它是鉴别处理方法好坏和衡量最终成本的一项重要指标。即:C Ci i=V V2 2/V V1 1 式中:C Ci i增容比
6、 V V2 2固化体体积,m3 V V1 1固化前有害废物的体积,m3 (3)抗压强度是保证固化体安全贮存的重要指标。对于一般的危险废物,经固化处理后得到的固化体,若进行处置或装桶贮存,对抗压强度要求较低,控制在0.10.5MPa即可;作为填埋处理无侧限抗压强大于50kPa;作为建筑填土无侧限抗压强度大于100kPa。对于放射性废物,其固化产品的抗压强度,前苏联要求大于5MPa,英国要求达到20MPa。一般情况下,固化体的强度越高,其中有毒有害组分的浸出率也越低。评评 价价 指指 标标21VVCRnnntVFAaR)/(/04 4、固化处理的基本步骤、固化处理的基本步骤(1 1)废物预处理)废
7、物预处理对收集到的固体废物必须进行预处理,如分选、对收集到的固体废物必须进行预处理,如分选、干燥、中和、破坏氛化物等物理的和化学干燥、中和、破坏氛化物等物理的和化学的处理过程,因为废物中所含的许多化合的处理过程,因为废物中所含的许多化合物都会干扰固化过程。例如用水泥为固化物都会干扰固化过程。例如用水泥为固化剂时,锰、锡、铜、铝的可溶性盐类会延剂时,锰、锡、铜、铝的可溶性盐类会延长凝固时间并降低固化体的物理强度。过长凝固时间并降低固化体的物理强度。过量的水也会阻碍固化过程,含酸性物质过量的水也会阻碍固化过程,含酸性物质过多则会使固化剂用量增加等。多则会使固化剂用量增加等。(2 2)加入填充剂及固
8、化剂)加入填充剂及固化剂其用量一般根据实验结果来确定。其用量一般根据实验结果来确定。(3 3)混合和凝硬)混合和凝硬将废物和固化剂在混合设备中均匀混合,然后送到硬将废物和固化剂在混合设备中均匀混合,然后送到硬化池或处置场地中放置一段时间,使之凝硬完成硬化池或处置场地中放置一段时间,使之凝硬完成硬化过程。化过程。(4 4)固化体的处理)固化体的处理v根据所处理废物的特性将固化体填埋或加以利用根据所处理废物的特性将固化体填埋或加以利用(如做建筑材料)。(如做建筑材料)。6.2 6.2 有毒有害物质的稳定化处理有毒有害物质的稳定化处理6.2.1 6.2.1 重金属离子的稳定化技术重金属离子的稳定化技
9、术 (1)中和法;(2)氧化还原法;(3)化学沉淀法;氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 硅酸盐沉淀法 碳酸盐沉淀法 共沉淀法 无机及有机螯合物沉淀法 (4)吸附法 (5)离子交换法6.2.2 6.2.2 有机污染物的氧化解毒技术有机污染物的氧化解毒技术 向废物中投加某种强氧化剂,可以将有机污染物转化为CO2和H2O,或转化为毒性很小的中间有机物,以达到稳定化目的。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、氯气、漂白粉等。1 1、臭氧氧化解毒、臭氧氧化解毒 如用臭氧处理氰化物时发生反应:NaCN+O3一NaCNO+O22 2、过氧化氢氧化解毒、过氧化氢氧化解毒 如用过氧化氢处理氰化物时发生下列反应:NaCN+H
10、2O2一NaCNO+H2O 3 3、氯氧化解毒、氯氧化解毒 如果废物是液态的,则可以将氯气直接通入其中发生水解反应生成次氯酸:CI2+H2O一HOCI+H+CI-次氯酸HOCI是一种弱酸,又进而在瞬间离解:HOCIHOCIH+OCI-CrCr、CdCd、HgHg、PbPb、CuCu、ZnZn等重金属的化学稳等重金属的化学稳定化技术定化技术有有 毒毒 有有 害害 物物 质质含氯的挥发性有机物、含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒有机污染物的氧化解毒技术技术利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性。酸碱泥渣酸碱泥渣
11、 中和剂中和剂 罐式机械搅拌罐式机械搅拌/池式人工搅拌池式人工搅拌将固体废物中可以发将固体废物中可以发生价态变化的某些有生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化毒有害组分通过氧化还原反应转化为无毒还原反应转化为无毒/低毒化学性质稳定低毒化学性质稳定的组分的组分吸附剂吸附剂 可逆可逆 吸附具有选择性:活吸附具有选择性:活性炭性炭-有机物;活性有机物;活性氧化铝氧化铝-镍离子镍离子氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀 硫化物沉淀硫化物沉淀 硅酸盐沉淀硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀 共沉淀共沉淀 无机无机/有机螯合有机螯合物沉淀物沉淀重金属重金属溶出法溶出法离子离子交换交换中和法中和法氧化还氧化还原法原法吸附法吸
12、附法化学沉化学沉淀法淀法离子交换树脂、天离子交换树脂、天然或人工合成沸石、然或人工合成沸石、硅胶硅胶 昂贵昂贵 可逆可逆 重 金 属 化 学 稳 定 化硫酸亚铁硫酸亚铁/硫代硫酸钠硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠/二氧二氧化硫化硫/煤炭煤炭/纸浆废液纸浆废液/锯木屑锯木屑/谷壳谷壳Cr6+Hg2+As5+Cr3+HgAs3+无毒有毒 药剂稳定化处理 吸吸 附附 剂剂 活性炭:活性炭活性炭:活性炭 有机物有机物 粘土:粘土:金属氧化物:氧化铁、氧化镁、氧化铝金属氧化物:氧化铁、氧化镁、氧化铝 天然材料:锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、天然材料:锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿
13、等磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等 人工材料:飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化人工材料:飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物铝、有机聚合物氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 碱性物质:氢氧化钠、石灰、碳酸钠等碱性物质:氢氧化钠、石灰、碳酸钠等 固化基材:硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等固化基材:硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等硅酸盐固化(硅酸盐固化(pH 2pH 21111)水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合 碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀 钡、镉、铅碳酸盐溶解度钡、镉、铅碳酸盐溶解度 其氢氧化物其氢氧化物 应用不广泛应用不广泛pHpH低,低,CO2CO2溢出;溢
14、出;pHpH高,氢氧化物高,氢氧化物pH溶解度硫化物沉淀法硫化物沉淀法 无机无机硫化物沉淀硫化物沉淀:应用仅次于氢氧化物沉淀法:应用仅次于氢氧化物沉淀法大多大多数数金属硫化物溶解度低金属硫化物溶解度低。一般保持。一般保持pHpH大于大于8 8。有机有机硫化物沉淀硫化物沉淀:较高的分子质量:较高的分子质量沉淀物易沉沉淀物易沉 降、降、脱水和过滤;沉淀彻底,适用脱水和过滤;沉淀彻底,适用pHpH范围广。范围广。含汞废物及含重金属的粉尘含汞废物及含重金属的粉尘(焚烧灰及飞灰等)(焚烧灰及飞灰等)共沉淀共沉淀 永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀6322)()(6)3(
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